은하수는 길고 파란만장한 삶을 살아왔습니다. 역사를 통틀어 우리 은하계는 다른 여러 은하계와 충돌하고 합쳐졌는데, 이 사건은 이해하기 어렵고 이해하기 어렵습니다. 인공 지능의 도움으로 천문학자 팀이 이 힘든 작업을 수행하여 우리 은하계의 가장 복잡한 역사를 하나로 엮었습니다. 주요 명소는 크라켄(Kraken)이라는 것입니다.
은하수의 은하 합병 트리 . 은하수의 주요 조상은 별 덩어리로 색칠된 나무 줄기로 표시됩니다. 검은색 선은 식별된 5개의 위성을 나타냅니다. 회색 점선은 은하수가 겪었을 것으로 예상되지만 특정 조상과 연결될 수 없는 다른 합병을 나타냅니다. 그림 상단에 있는 6개의 이미지는 왼쪽에서 오른쪽으로 확인된 조상 은하인 궁수자리, 세쿼이아, 크라켄, 은하수의 주 조상 은하, 헬미 흐름의 조상 은하, 가이아-엔셀라두스-소시지 등을 나타냅니다. AI가 스타를 만났습니다
지질학자들이 고대 생명체가 어떤 모습이었을지 알아보기 위해 화석을 찾는 것처럼, 천문학자들도 그들 자신의 화석을 찾습니다. 하지만 천문학자들은 삼엽충이나 공룡 대신 구상 성단이라고 불리는 매우 오래된 우주 구조에 몰두하고 있습니다.
구형 성단은 구형의 고대 별들이 빽빽하게 모여 있는 집합체입니다. 그들은 우주 자체만큼이나 오래되었을 수 있으며, 과정에 의해 뒤섞여 은하계에 통합될 수 있습니다. 그들은 수십억 년 전에 일어난 은하 과정을 역설계하기 위한 안정적인 정보로 사용될 수 있다는 점에서 화석 역할을 합니다.
하이델베르그 대학교(ZAH) 천문학 센터의 Diederik Kruijssen 박사와 리버풀 존 무어스 대학교의 Joel Pfeffer 박사가 이끄는 국제 연구팀은 구형 구조만을 사용하여 은하의 합병 역사를 해독하고 가계도를 재구성했습니다.
독일 하이델베르그 대학의 천문학자 디데릭 크루이센(Diederik Kruijssen)은 “구상성단의 특성을 모은하의 합병 역사와 연결하는 데 있어 가장 큰 어려움은 항상 은하 집합이 극도로 지저분한 과정이라는 것인데, 그 과정에서 구상성단의 궤도가 완전히 재편성된다”고 말했습니다.
그들은 특히 구형 구조 및 은하와의 합병 및 충돌 측면에서 오늘날 우리가 볼 수 있는 구조로 이어질 수 있는 것이 무엇인지 알아보기 위해 시뮬레이션을 생성하기 위해 이러한 구상 구조의 나이, 화학 및 운동에 대해 사용할 수 있는 데이터를 사용했습니다.
E-MOSAICS라고 불리는 시뮬레이션은 독특합니다. 여기에는 지난 100억년 동안의 구상성단의 형성, 진화, 파괴에 대한 완전한 모델이 포함되어 있습니다. 시뮬레이션을 돕기 위해 신경망이 사용되었습니다.
"현재 남아 있는 복잡한 시스템을 이해하기 위해 우리는 인공 지능을 사용하기로 결정했습니다. 우리는 E-MOSAICS 시뮬레이션에서 구상 성단 속성을 호스트 은하 합병 내역과 연관시키기 위해 인공 신경망을 훈련했습니다. 우리는 시뮬레이션에서 알고리즘을 수만 번 테스트했으며 구상 성단 모집단만을 사용하여 시뮬레이션된 은하의 합병 내역을 얼마나 정확하게 재구성할 수 있는지에 놀랐습니다."
Kruijssen은 "우리는 시뮬레이션에서 알고리즘을 수만 번 테스트한 결과 구상성단 집단만을 사용하여 시뮬레이션된 은하계의 병합 내역을 얼마나 정확하게 재구성할 수 있는지에 놀랐습니다."라고 덧붙였습니다.
크라켄
구상 성단은 궤도 운동을 기준으로 그룹화되었는데, 비슷한 궤도를 가진 성단은 같은 장소, 즉 은하수의 조상 구조나 과거 어느 시점에 은하수에 포함되었던 다른 은하 중 하나에서 온 것으로 생각되기 때문입니다. 대량의 알려진 데이터 세트에서 패턴을 찾아내는 것이 바로 AI가 가장 빛을 발하는 부분입니다.
포함된 은하 중 4개는 이미 알려져 있습니다:
- 가이아 소시지라고도 알려진 가이아-엔셀라두스 은하계는 약 90억년 전에 은하수에 의해 삼켜졌습니다.
- Helmi 스트림은 약 100억년 전에 소비되었습니다.
- 약 90억년 전에 은하수와 합쳐진 세쿼이아 은하;
- 그리고 수십억 년 동안 반복적으로 은하수를 통과해 온 궁수자리 왜소은하입니다.
하지만 AI는 알려지지 않은 다섯 번째도 보여주었다. 이 성단은 최근에 발견된 "저에너지" 구상 성단 그룹에서 하나로 합쳐졌습니다. 소프트웨어 분석에 따르면 이들 성단은 모두 팀이 크라켄 은하라고 명명한 이전에 알려지지 않은 충돌의 특성과 일치합니다.
크라켄이 무엇이었든, 그것은 비유적으로나 말 그대로 우리 은하계에 큰 영향을 미쳤습니다.
Kruijssen은 “크라켄과의 충돌은 은하계가 경험한 가장 중요한 합병이었을 것입니다.”라고 말했습니다.
"이전에는 약 90억년 전에 일어난 가이아-엔셀라두스-소시지 은하와의 충돌이 가장 큰 충돌 사건이라고 생각되었습니다. 그러나 크라켄과의 합병은 은하수가 4배나 작았던 110억년 전에 일어났습니다. 결과적으로 크라켄과의 충돌은 당시 은하수의 모습을 진정으로 변화시켰을 것입니다."
이 정보를 바탕으로 천문학자들은 이제 은하수의 가계도를 만들었습니다. 이는 우리 은하의 역사뿐만 아니라 미래에 일어날 수 있는 과정을 이해하는 새로운 기반을 형성할 수 있습니다. 더 많은 망원경 데이터가 들어오고 시뮬레이션에 반영될 수 있게 되면 가계도는 점점 더 정교해질 것입니다.
이 연구는 왕립천문학회 월간 공지에 게재되었습니다. .
